浅析建筑设计中对低碳节能理念的运用

郝振中

(筑博设计股份有限公司太原分公司，山西 太原 030000)

目前，我国建筑工程项目正面对着越来越高的需求，有必要从设计方面进行创新性的调整，达到建设项目的最优升级。根据当前建筑工程项目所面对的低碳节能需求，将低碳节能的概念有效地融合到前期的建筑设计中是非常有必要的。设计者通常都要在意识到这一概念应用的重要性之后，对其应用的原理和需求有清晰的了解，采用更加灵活的、多样化的设计方式，推动后续的建设工程项目在长远使用中具有低碳节能特性，因此，对其进行相应的研究是十分必要的。

1 低碳节能理念下建筑设计的意义

1.1 时代和行业创新下建筑发展的必要趋势

经济全球化与资讯科技高速发展的今天，建筑业正面对新机遇、新挑战。建设企业必须勇于开拓，勇于创新，才能与新时期、新产业发展相匹配。在低碳节能的思想指导下，建筑工业要加强绿色建筑、智能化建筑、数字化建筑等方面的研究与应用，研究新的建筑设计、建筑材料、能源管理等技术，以达到建筑节能、减排、环保和可持续发展的目的[1-2]。与此同时，建筑业要重视人才培养，重视产业升级，重视技术转移，重视与其它地区的沟通与协作，促进建筑业跟上时代步伐，走上可持续发展之路。

1.2 减少建筑对资源的消耗

建筑业是一项资源消耗性行业，建设、使用和拆除过程中，耗费大量的能源、材料和人力。运用“低碳”和“节能”的概念，可降低建筑的能源消耗。比如，在建筑物中，可以利用太阳能和风能等新能源，降低对常规能源的依赖性；在建材上，可选用绿色环保，低碳，可再生的建材，以降低能源的损耗；用水与废物2个层面上，采取节水型、分级回收等方式，达到了水资源废物的高效使用。在此基础上，对建筑工程项目提出新的、经济的、环保的、节能的、可再生的、可持续发展的新思路。

1.3 促进经济发展

低碳节能理念的应用，既能达到环境保护与可持续发展的目的，又能推动社会的发展。通过对建筑物进行节能改造，还可以减少建筑物的运行费用，增加其效益。倡导绿色、高效的建筑设计思想，对推动与之有关的行业的发展与繁荣也有积极的作用。以低碳节能为代表的建筑，应用新材料、新装备、新技术，为建筑材料、设备、技术等，提供广阔的发展空间。在此基础上，对建筑设计、能源管理和环境保护等相关行业进行深入研究。开展绿色、高效的建筑设计，既有利于环境保护，又有利于社会的可持续发展，更有利于社会的发展与工业的升级。

2 建筑设计中的低碳节能设计原则

2.1 因地制宜原则

在设计低碳节能的建筑时，不能一成不变的模仿，应综合考虑其所处的地理、气候和自然环境等特征。在建筑设计时，必须充分了解当地的自然环境及其特点的规律性，更好地适应当地的自然环境特点。建筑节能、低碳的设计，必须对周边环境进行适当的关注，并做到与周边环境的和谐统一。

2.2 协调原则

满足最基本的功能性要求，是构建低碳、高效、经济的新型建筑所追求的目标之一。“以人为本”是根本理念。建筑中，不仅仅是为了设计，而是为了满足人类的基本需求；不应该为实现特定的节能和环保目标，而牺牲个体的生活质量。建筑的生命周期中，既要满足人们对建筑的最基本的功能需求，又要从建筑的全生命周期进行考量，尤其是在房子被拆了以后，是否可以对材料进行再利用，是否会对周边的环境产生冲击，对环境产生危害，这是低碳节能建筑的设计思想的先决条件。

2.3 经济原则

在低碳节能建筑的设计中，应尽量使用可再生能源，降低能源消耗。比如，风力、太阳能、地热、降雨等可再生资源。选择可生物降解、可再生、可回收的材料进行施工。例如：钢铁、水泥、木材、竹材等。在建筑全生命周期内，进行节能、低碳的设计，不仅要关注其各个方面，更要关注其全生命周期。

3 低碳节能理念在建筑设计中的应用分析

3.1 建筑选址与地势要求

建筑物的设计中，位置是重要环节，它直接关系到建筑物的美观和使用效果。将低碳、节能的概念融入到建筑设计中，不仅可以保证建筑位置的合理，还可以最大限度地减少对周围环境的冲击。进行建筑设计工作之前，设计人员应当到建筑工程施工现场进行实地勘查，充分考虑外部因素对建筑工程建设所产生的多种影响，在遵循绿色建筑设计理念的基础上，着重考虑地势地形、温度、气候条件等对建筑工程所产生的影响，并采取相应的预防措施，确保建筑工程能够按照预期的计划进行[3]。同时，在进行建筑选址时，要注重交通条件，尽量选择交通方便的地方，从而便于原材料及施工装备的运输。

3.2 建筑环境考量与规划设计

要想将低碳节能概念在建筑设计中的价值完全体现出来，最关键的一点就是要强化对建筑环境的全面调查和分析，只有对建筑建设周边的地理环境和自然气候等情况有全面了解，更好的进行建筑的规划，并根据这些情况，制定出1套更加科学、更加合理的设计计划，最终达到实现低碳节能的目的。具体执行时，设计者必须首先考虑到建设对环境造成的冲击，并依据项目建设场地的实际状况，对其进行总体规划和设计。之后，在具体的设计成果基础上，选用适当的节能措施，达到降低建筑能耗的目的。另外，要注重建筑的形态，对建筑的体量和功能布局方式进行全面研究和分析，使得建筑的构造能够更好的与地方的气候相匹配，同时，也能够在一定程度上，利用自然环境来满足建筑的功能要求，最终达到低碳节能的目的。

3.3 完善建筑平面布局

建筑平面形状越规整，其热桥越小，其节约能源的作用也就越明显。强化对建筑物的规划，也是十分关键的工作。首先，满足建筑要求的前提下，减小周边因素，选取适宜的构造型式；其次，结合建筑功能的具体要求，对柱网络进行优化，使其在空间上更为简洁，进而达到低碳节约的目的。再次，要注重对阳光与自然光的合理使用，采用钢化玻璃作为屋面材质，通过反射镜片的设置，让自然光能够更好地照射进来，促进室内植物的成长，达到除湿杀菌，保持室内环境洁净度，实现低碳节能的目标。最后，在对建筑平面进行优化设计时，还应注重对屋顶结构进行优化布置，例如采用架空、蓄水、植被覆盖等方式，将室内外的气温隔绝开来，以实现保温或隔热，并具有一定的观赏作用。

(1)围护结构设计。门窗结构是建筑工程项目中较为重要的1种围护结构，设计人员也应当对其进行优化，使其具有较强的保温隔热能力，从而有效地解决该方面存在的散热问题。在对门窗结构进行优化设计时，设计人员应注意对所用材料进行控制，使门窗边框材料和玻璃材料都能够发挥出较强的隔热效果，防止由于材料的不足而对整体门窗结构体系的节能效益产生不利的影响。例如，在选择门窗结构中，在选择了玻璃材料之后，设计人员就应该将其作为重要组成部分来考虑，以提高门窗的节能效益。当然，在门窗结构的保温节能效益优化过程中，设计人员还应注重提高整体结构体系的气密性，对门窗结构中的各部件的尺寸进行精准设置，保证相互之间比较和谐，同时，保证彼此的连接部位的气密性，可以被有效地控制，更好地避开可能存在的严重裂缝，为整体门窗结构的气密性提供保证，防止任何参数的不正确，对整体门窗结构的节能保温效果造成不利的影响。

在目前的建设工程中，玻璃幕墙的使用也日益普遍，为使其更好地发挥出建筑工程的节能和保温作用，它被当作围护结构中的重要组成部分。当将玻璃幕墙应用到建筑工程项目的设计中时，设计者应主动注意到其建造的适应性和协调性，推动其能够更好地提升建筑工程项目的保温效果[4-5]。在玻璃幕墙的优化设计中，设计人员不仅要注重对其所用材料进行严格的控制，通常还要着重从其调节功能着手，进行设计，使其不仅可以起到提高整个围护结构的保温隔热性能，还可以有效地达到最大限度地优化采光通风效果，消除该方面的不良影响。例如，将自动化控制技术与玻璃幕墙相结合，也具有一定优化效果，设计者应当进行配合，保证玻璃幕墙可以获得更加理想的最优应用。

(2)给排水系统。长时间的使用中，给排水系统也存在着比较严重的能耗损失和资源损失，设计人员要根据项目的实际情况，对其进行科学的规划，达到理想的低碳节能效果。在对建筑物给排水系统进行最优的设计过程中，设计者应当主动地对给水系统中的各种参数进行最优的设计，达到最好的给水性能，并注意防止给水压力设定太大，造成后续用水端更加严重的水资源损失。对于建筑给排水系统中的全部管线，设计人员也要进行最优配置，保证给排水管道的选材合适，使得整体线路更加合理，尽量减少线路长度，防止在给排水过程中发生水资源损耗。除此之外，设计者还要注意对给排水系统中水进行有效的回收和利用，达到更加理想的节约用水的目的，同时也可以防止水资源的大量浪费，更好地满足低碳节能的应用需求。

就建筑物的机械与电气系统而言，应选用有效、节能的机械与电器，以降低能耗、降低碳排放。如：使用节能照明设施、太阳能热水器、地源热泵等，将会是节能减排的重要途径。在设计过程中，要对机械设备进行科学的布置，尽量降低能量消耗和输送损耗。除此之外，在建筑的使用过程中，还可以采取一些节能措施，比如：定时控制灯光、空调等设备的使用时间和温度，利用自然通风等方式，来减少空调的使用。同时，在建筑的使用中，要强化对能源的管理，对机电设备进行定期的检查和维修，要及时发现并修复能源损失等问题，从而降低建筑的能耗和碳排放[6]。此外，为减少能耗，减少温室气体的排放，在建筑物的设计上，也应采取相应的节能技术。如在墙体、屋顶、地板等部位增设保温材料。在采光上，可以通过天窗和天井等方式来实现对天然光线的有效使用，降低采光消耗。室内照明是提高建筑能耗的关键环节。利用节能照明、智能化照明控制等技术方法，对节能减排具有重要意义。在照明设计上，也可以依据建筑物的自然光条件，进行合理的照明布置与照明计划，使建筑物达到更好的节能效果。另外，利用地下水源热泵和太阳能热水系统等可持续发展的新技术，降低常规能量的使用量。总的来说，建筑设计中，融入低碳节能理念到建筑设计中的方法是多种多样的，这就要求从建筑空间规划、建筑材料、建筑周边环境、建筑机电设备及体系等各环节都要加以考虑并实施，在此基础上，提出合理设计方案，使建筑达到节能降耗的目的。

(3)自然通风以及遮阳设计。低碳节能理念，需要我们在建筑设计的过程中，对自然条件、通风效果、采光条件和气候特点进行充分的考量，以夏季主导风向建筑物的布置应该尽可能以南北朝向为主，并对开窗形状进行合理的设计，利用合理的通风与光线设计来达到冬暖夏凉的效果，进而达到节能减排降耗的目的。由于光照的不同，建筑内的温度也会有很大的差别，夏天要考虑到遮挡工作，避开阳光和热量的照射。冬天和低温地区都要注意保暖。

3.4 建立完善的后评估机制

要想将低碳节能的概念更好地贯彻到建筑设计中，还需要利用有关政策法规的制约和设计人员有针对性的指导，因此，构建健全的后评估机制也是非常重要的一环。建立1套具有持续性的环保绩效评估体系，有助于指导设计者确定设计导向，进而制定出符合低碳节能需求的、高效的环保优化方案。例如，在新材料、新技术的推广应用中，要想让人们更直接地感受到新技术、新材料所产生的节能效应，就必须要有一系列的科学、准确的数据做支持，唯有如此，才可以提升人们的信任程度[7]。在具体执行时，要考虑经济、环保、能耗等因素，并构建自己的数据库，将当前市场上存在的各类物质信息，包括钢材、水泥、玻璃、铝制品等，同时对不同厂家生产的物质进行标注和跟踪，快速获得有关的数据，为制定节能减碳方案提供基础。

4 结语

在低碳节能的背景下，建筑业的能源消耗和CO2排放都很高，开展建筑业的全流程节能减排工作，对国家的低碳发展有着深刻的影响。身为建筑设计工作者，在进行低碳节能技术的研究与实践的过程中，要主动归纳出建筑的低碳节能设计的基本理念，并与客户的需要相匹配，制定出适合我国国情的绿色建筑设计规划，强化被动节能技术、可再生能源利用、本土环境设计工艺等方面的运用，并在此基础上，建立健全后评估机制，对我国在低碳节能设计过程中遇到的困难进行综合剖析，并寻求新的对策，创造具有地域性、文化性、时代性的可持续发展建筑，最终实现节能减排的和谐社会。